of automobiel, samengesteld uit het Griekse woord αύτός zelf en het Latijnse woord mobile (beweegbaar) is een zichzelf voortbewegend voertuig, dat zich verplaatst, zonder dat van buiten af enige kracht wordt uitgeoefend, het zij van mens, dier of wind. De drang tot het scheppen van zichzelf voortbewegende voertuigen is reeds zeer oud.
Geschiedenis.
Heron van Alexandrië ontwierp 200 jaar v. Chr. de aeoliphile. Zijn werk: Over het vervaardigen van automaten werd in twee delen ca 1600 door Baldi in Italië uitgegeven. Volgens dit werk zou aan hem de uitvinding van de eerste primitieve stoommachine moeten worden toegeschreven, welk werktuig hij ook voor de voortbeweging van een voertuig moet hebben aangewend. Volgens de beschrijving moet deze wagen de voorloper zijn geweest van een in China omstreeks 1665 door den missionaris Verbiest uit Kortrijk (1623-1688) geconstrueerde stoomwagen, waarbij een stoomstraal tegen de schoepen van een rad werd gericht, waarvan de beweging op de wielen werd overgebracht. Deze machine was dus voorloper van de stoomturbine. Simon Stevin, beschermeling van Prins Maurits, bouwde omstreeks 1600 een zeilwagen, welke dus door windkracht werd voortbewogen en reed er mee van Scheveningen naar Petten in ongeveer twee uur.
Dergelijke zeilwagens werden echter reeds eerder in China gebouwd. In het stadsarchief van Antwerpen vindt men vermelding van een zekeren Gielis de Boom, die in 1589 een voertuig moet hebben geconstrueerd, dat door middel van „vijzen” voortbewogen werd. Waarschijnlijk werden hierbij door mensenkracht schroefraderen in beweging gebracht, welke op de wielen aangrepen. Uit de middeleeuwen komen berichten over wagens, welke door middel van sterke veerwerken werden voortbewogen en dus terecht onder het begrip „automobiel” kunnen worden gerangschikt.
De oudst bekende automobiel, waarvan de constructie nog is na te gaan, is die van den Fransen artillerie-officier Nicolas Joseph Cugnot (1725-1804). Het was een zeer primitieve driewielige stoomwagen, welke voor het voorttrekken van kanonnen bedoeld was. Een copie hiervan, in 1828 nagebouwd door den conservator Pecquer, bevindt zich in het museum van het Conservatoire National des Arts et Métiers te Parijs. De eerste proefneming met dit voertuig vond in 1763 te Brussel plaats en kort daarna te Parijs.
Niettegenstaande de latere successen van mannen als Serpollet, Doble, Stanley, Sentinel e.a. — waarvan de eerste nog in 1902 met zijn stoomwagen ,,l’Oeuf de Pâques” het wereldsnelheidsrecord veroverde op de Promenade des Anglais te Nice met een snelheid van 120 km/h. — raken stoomautomobielen, op een enkele uitzondering na, weer in de vergetelheid. De tegenwoordige automobielen hebben bijna zonder uitzondering „verbrandingsmotoren”. Het eerste voertuig, dat door een dergelijke machine werd voortbewogen, was dat van den wever Delamarre-Debouteville uit Montgrimont bij Rouen. In 1883 plaatste hij in een oude jachtbrik een door zijn landgenoot Lenoir gebouwde lichtgasmotor van 8 pk en maakte daarmede verschillende proeftochten op de weg van Fontaine-le-Bourg naar Cailly, waar de Franse Touring Club in 1906 een gedenkplaat heeft geplaatst. Zijn constructie werd door hem op 12 Febr. 1884 gepatenteerd onder het Franse patent no. 160 267 en waar de door Gottlieb Daimler gebouwde en door een petroleummotor voortbewogen tweewieler van 1885 dateert en de eerste vierwielige Benz-automobiel van Mrt 1886, moeten deze ritten van Delamarre-Debouteville beschouwd worden als de eerste „automobieltochten” van een voertuig, dat van een verbrandingsmotor was voorzien. Frankrijk moet dus als de bakermat van de automobielbouw worden beschouwd.
In Engeland wordt 1896 als het geboortejaar van de automobielindustrie beschouwd, omdat toen de voornaamste belemmeringen voor de ontplooiing werden weggenomen, ofschoon reeds in 1784 naar verluidt het eerste stoomvoertuig in dat land op de weg verscheen. De ontwikkeling van de automobiel in Engeland werd geremd door de beruchte Locomotives Act van 1861 en 1865, waarbij een maximum snelheid werd vastgesteld van 4 mijl per uur op de buitenwegen en 2 mijl per uur binnen stadsgrenzen, met de verdere beperking, dat dergelijke voertuigen moesten worden voorafgegaan door een man met een rode vlag, lopende 60 yards vóór het wegmonster. Een kleine verzachting van die bepaling werd in 1878 gemaakt toen bij de Highway and Locomotives (Amendment) Act deze afstand werd teruggebracht tot 20 yards en de rode vlag verviel. De maximum snelheid werd tevens verhoogd tot 14 mijl op de buitenwegen, waarbij dan de „voorloper” natuurlijk niet meer werd vereist. In 1896 vervielen meer beperkende bepalingen en 14 Nov. van dat jaar werd dit herdacht door de rit van Lawson tussen het Metropolitan Hotel in Londen en Brighton, waarbij een symbolische rode vlag plechtig werd verscheurd. Deze Harry J.
Lawson vormde op 14 Jan. 1896 de Daimler Motor Co. Ltd.
In Oostenrijk bouwde in 1864 Siegfried Marcus een automobiel, voorzien van een zware 2-slag motor als krachtbron, maar deze heeft waarschijnlijk nooit op de weg gelopen. Vóór Wereldoorlog II bevond zich nog een door hem in 1873 gebouwd proto-type in het Technisch Museum te Wenen. In totaal schijnt hij slechts vier dergelijke voertuigen te hebben gebouwd.
De Amerikaanse automobielindustrie begint in 1892. In dat jaar fabriceerde Charles E. Dureya zijn eerste driewieler, voortbewogen door een verbrandingsmotor. De eerste stoomwagen schijnt in dat land omstreeks 1784 door Oliver Evans te zijn gebouwd.
Algemene opbouw.
De moderne automobiel bestaat uit een aantal onderdelen, welke in twee hoofdgroepen te verdelen zijn:
1. het onderstel, bestaande uit het raamwerk, de assen met wielen, de motor, de stuurbeweging en de aandrijvingsorganen;
2. het koetswerk.
Moderne constructiebegrippen hebben geleid tot het samenbouwen van het raamwerk met het koetswerk tot één zelfdragend lichaam (pionier: Citroën).
De oudste vorm van het raamwerk was een samenstel van langsliggers, onderling door dwarsbalken verbonden, hetgeen nog veel wordt toegepast, vnl. bij vrachtwagens. Ter verhoging van de stijfheid van dit raamwerk werden na de invoering van de onafhankelijke wielophanging de rechte dwarsbalken veelal vervangen door buisvormige traverses, terwijl de U-vormige langsbalken doosvormig werden uitgevoerd. Een verdere ontwikkeling is het onderstel dat van naadloos getrokken stalen buizen vervaardigd wordt met gelaste verbindingen. Weer een andere uitvoering is het zgn. ruggegraat-chassis met een centrale buisvormige hoofdligger, in de lengteas van de wagen, met dwarsbalken, welke alleen voor de koetswerkondersteuning dienst doen. De centrale balk eindigt vooraan in een gevorkt stuk ter ondersteuning van motor en versnellingsbak.
De veren zijn tussen het raamwerk en de assen met wielen geplaatst en dienen tot het opnemen van de trillingen en schokken, welke door de oneffenheden van het wegoppervlak op het voertuig worden overgebracht. De bladveer bestaat uit een aantal bladen welke tot een veerpakket verbonden zijn en door onderlinge wrijving de schokken dempen. Bij de afhankelijke afveringen zijn de veren tussen het onderstel en een ongedeelde vooras geplaatst, zodat de wielstoten van het ene wiel ook op het andere wiel worden overgebracht. De meeste personenwagens zijn thans voorzien van een onafhankelijke voorwielophanging, waardoor de wielen geheel onafhankelijk van elkaar in een verticaal vlak op en neer kunnen bewegen. Ook hier kunnen bladveren worden toegepast, welke dan gewoonlijk overdwars in het onderstel zijn gemonteerd, maar als verend medium wordt tegenwoordig meer en meer gebruik gemaakt van schroefveren en wringingsstaven.
Ook de achterwielophanging kan door een van deze middelen worden verzorgd. Een bijzondere uitvoering is hierbij de Dion-constructie, waarbij de beide achterwielen op een vaste as gemonteerd zijn, maar de aandrijvende delen, zoals het differentieel met het kroonwiel en de pignon in een huis gemonteerd zijn, dat vast aan het raamwerk verbonden is, terwijl de wielaandrijving geschiedt door middel van open assen, voorzien van kruiskoppelingen. Het onafgeveerde gewicht van het voertuig wordt hierdoor belangrijk verminderd, hetgeen een betere vering bevordert.
De aandrijving van de wielen kan zowel op de voorwielen als op de achterwielen geschieden. Bij legervoertuigen worden veelal beide assen aangedreven, hetgeen bij rijden buiten de gebaande wegen grote voordelen biedt.
In de aangedreven as bevindt zich een differentieel, dat uit een samenstel van tandwielen bestaat, welke het mogelijk maken, dat een der aangedreven wielen sneller draait dan het andere wiel, hetgeen noodzakelijk is bij het doorlopen van bochten, terwijl toch beide wielen de aandrijfkrachten blijven opnemen.
De wielen kunnen als schijfwielen, spaakwielen of draadspaakwielen worden uitgevoerd en zijn tegenwoordig bijna uitsluitend uit geperst staalplaat vervaardigd. De velgen van de wielen dienen voor de bevestiging van de luchtbanden. Zij vormen tegenwoordig één geheel met het wiel; bij de oudere systemen was de velg door middel van bouten op het wiellichaam bevestigd.
Uitsluitend luchtbanden worden op de moderne automobielen toegepast, een uitvinding van B. W. Thomson (1845), verbeterd door J. B. Dunlop (1888). Er is een streven, de wieldiameter steeds kleiner, het luchtvolume van de band steeds groter te maken.
De taak van de luchtband is, het gewicht van het voertuig te dragen, de ongelijkheden van het wegdek op te nemen, geluiddempend te werken en de vering te verbeteren. Men onderscheidt de banden in hielbanden en draadbanden, waarvan het eerste type — de clincher band — niet langer op automobielen wordt toegepast. Een moderne luchtband bestaat uit een loopvlak dat uit natuur- of synthetische rubber is vervaardigd, waaronder de loopvlak- of breeklagen liggen, bestaande uit katoenen of kunstzijden koorden, gedrenkt in een rubberoplossing. In de draadlagen zijn draden geplaatst, die de band de nodige sterkte geven om in opgepompte toestand op de velg bevestigd te worden. De uit doek vervaardigde canvaslagen hebben voor de moderne koordlagen plaats moeten maken.
Aan de wielen zijn de remtrommels verbonden en aan het stuurgewrichtslichaam een flens, de remankerplaat, waarop de remschoenen worden gemonteerd. Deze schoenen zijn met een wrijvingsmateriaal bekleed en worden bij de druk op het rempedaal tegen de remtrommels gedrukt, waardoor het in het voertuig opgehoopte arbeidsvermogen van beweging in warmte wordt omgezet. De rembekleding van de remschoenen moet hierop berekend zijn en als voornaamste grondstof voor de remvoering wordt hierom asbest toegepast. De bedrijfsrem wordt gewoonlijk door voetkracht van het voetrempedaal af bediend, terwijl de handrem tegenwoordig in bijna alle automobiel-construerende landen als een parkeer- of vastzetrem wordt beschouwd, waarbij minder remvertraging wordt verwacht, dan wel het blokkeren van de wielen van een reeds tot stilstand gekomen voertuig. Slechts bij uitzondering — bijv. bij autobussen — wordt de handrem nog tevens als een vertragingsrem beschouwd. Ook de handrem grijpt gewoonlijk op de remschoenen in de remtrommels aan, een enkele maal wordt dan voor deze rem een aparte remschoen bestemd. Ook wordt de handrem wel op de transmissie-as tussen versnellingsbak en achteras aangebracht.
De remwerking van de bedrijfsrem wordt o.m. begrensd door de kracht, welke de bestuurder op het voetrempedaal kan uitoefenen en door de mogelijkheid om een voldoende overbrenging in het remsysteem aan te brengen, ter verhoging van de door de voet uitgeoefende kracht. Vooral bij zwaardere voertuigen is het noodzakelijk de remkracht door verschillende middelen te vergroten om aan de vereiste vertragingen te kunnen voldoen. Constructies, welke dit beogen, kunnen òf In het remschoenmechanisme zelf worden aangebracht, òf de voetkracht kan door mechanische of andere middelen worden vergroot. In het eerste geval spreekt men van zelfbekrachtiging van de remmen, in het laatste geval van servo-bediening (servo = dienaar). De servo-werking kan zowel door de constructie van het remmechanisme in de remtrommel zelf, als ook door hulpinrichtingen, welke in het overbrengingsmechanisme tussen voetpedaal en remschoen worden aangebracht, verkregen worden.
Men onderscheidt verder mechanische en hydraulische remsystemen, waarvan het laatste systeem meer en meer veld wint. Op aanhangwagens en opleggers vindt men gewoonlijk remsystemen, welke met behulp van onderdruk of door druklucht in werking worden gesteld. Een nadeel van het hydraulische remsysteem is, dat bij het lek worden van een van de leidingen het gehele remeffect verloren gaat. Moderne constructies bevatten daarom soms twee hoofdremcylinders, waarbij de voorwielen en de achterwielen elk door een van deze beide hoofdcylinders worden bediend of ook wel een hoofdremcylinder met twee gescheiden kamers. Ook komen combinaties van hydraulische en mechanische rembedieningen voor, vnl. bij Engelse wagens, eveneens ter verhoging van de remzekerheid onder alle omstandigheden.
De stuurbeweging heeft — ook bij de onafhankelijk geveerde wielen — als basis de uitvinding van Lankensperger in 1817 van het principe van de gedeelde vooras. Hierbij zijn aan het uiteinde van het aslichaam draaibare tappen bevestigd, waarop de wielen worden gelagerd.
De beide wielen zijn onderling door een hefboom- en stangenstelsel verbonden, dat door middel van een stuurarm — ook wel Pitman-arm genoemd — bewogen wordt en waardoor een gelijktijdige uitslag van beide wielen wordt verkregen.
De eigenlijke stuurinrichting, waaraan de stuurarm bevestigd is, bestaat uit een vertragingsmechanisme, dat uit worm en sector, worm en wormwiel, schroef en moer, tandwiel en tandheugel, of dergelijke vertragingen kan bestaan en dat bewogen wordt door middel van de stuurkolom met het stuurwiel.
De voorwielen zijn niet zuiver loodrecht geplaatst, maar enigszins schuin. Deze stand wordt wielvlucht (Eng.: camber) genoemd. Ook de stuurgewrichtspen is enigszins schuin geplaatst, dus onder een dwarshelling. Door deze plaatsing wordt o.m. bereikt, dat de wielen na het doorrijden van bochten automatisch weer de middenstand opzoeken en dit wordt nog ondersteund door het feit, dat de stuurgewrichtspen ook in de langsrichting een helling heeft, naspoor genoemd (Eng.: caster). Ook staan de voorwielen aan de voorzijde dichter bij elkaar dan achteraan. Dit wordt toespoor (Eng.: toe-in) genoemd en dient als correctie van de wielvlucht en om te voorkomen, dat hierdoor de wielen enigszins langs de grond zouden slepen.
Tussen de motor en het drijfwerk bevindt zich een koppeling, waarmede de kracht van de motor geleidelijk op het drijfwerk wordt overgebracht. In principe bestaat een dergelijke koppeling uit twee of meer wrijvingsvlakken, welke door middel van veren, een enkele veer of een diafragmaveer tegen elkaar worden gedrukt. Een der vlakken of groep van vlakken is aan de motorkrukas verbonden en het andere vlak of groep van vlakken aan het drijfwerk. Het ontkoppelen geschiedt door middel van het koppelingspedaal. Achtereenvolgens zijn kegelkoppelingen en meervoudige platenkoppelingen, welke in een oliebad liepen, toegepast. Tegenwoordig ziet men bijna uitsluitend de enkelvoudige droge platenkoppeling, terwijl voor hoge motorvermogens een meervoudige, maar eveneens droge platenkoppeling toepassing vindt. Het aandrukken van de beide wrijvingsvlakken op elkaar door middel van een veer wordt dikwijls ondersteund door de middelpuntvliedende kracht van gewichten, welke aan drukvingers bevestigd zijn.
Een moderne koppeling is de vloeistofkoppeling. Zij bestaat in principe uit twee naar elkaar toegekeerde halve bollen, welke aan de binnenzijde van radiale schotten zijn voorzien. Een van de halve bollen wordt aangedreven door de motoras en de andere halve bol is aan het drijfwerk verbonden. Ten gevolge van de middelpuntvliedende kracht wordt olie, welke zich in de door de beide halve bollen gevormde kamer bevindt, naar de omtrek geslingerd en hierdoor wordt op de schotten van de tweede halve bol een reactie uitgeoefend, waardoor deze wordt meegenomen. De vorm van de door de radiale schotten gevormde kamers is nl. zodanig gekozen, dat de richting van de naar de omtrek geslingerde olie enigszins naar voren is gericht. Deze botst hierdoor tegen de schotten, welke aan de binnenzijde van de bol, die op de aangedreven as bevestigd is, aanwezig zijn.
Hierdoor gaat ook deze bol draaien en daardoor tevens de aangedreven as. De olie stroomt langs de schotten van deze bol weer naar beneden naar het middelpunt van de bol, om van daaruit weer opnieuw naar buiten te worden geslingerd.
De versnellingsbak dient om een vertraging tot stand te brengen tussen het aantal motoromwentelingen en dat van de achteras, waardoor deze ingeburgerde benaming dus eigenaardig aandoet. Deze bak is noodzakelijk, omdat
1. een verbrandingsmotor beneden een bepaald minimum aantal omwentelingen niet kan werken en
2. omdat bij een te laag toerental de motor te weinig arbeid levert. Bij toeneming van het aantal omwentelingen neemt tevens het motorvermogen toe.
Bij het wegrijden van de wagen wordt dus de grootste overbrengingsverhouding ingeschakeld en door het langzaam laten opkomen van het koppelingspedaal, waardoor tussen de platen aanvankelijk een zekere slip optreedt, wordt de motor met de versnellingsbak gekoppeld. Op het ogenblik, dat het toerental van de motor een te hoge waarde gaat aannemen, wordt door het veranderen van de overbrenging in de versnellingsbak dit toerental omlaag gebracht, bij gelijk blijvende snelheid van het voertuig. Men kan nu wederom het motortoerental — en daarmede de snelheid van het voertuig — vergroten, totdat opnieuw het kritieke toerental bereikt wordt. Uiteindelijk is de snelheid van het voertuig zo groot geworden, dat zonder de tussenschakeling van de tandwielgroepen in de versnellingsbak een directe verbinding tussen de motorkrukas en de achteras mogelijk is. De versnellingsbak is dan in de zgn. directe aangrijping, of „prise directe” geschakeld.
Ten einde het inschakelen van de verschillende tandwielgroepen geruisloos te doen plaats vinden, moet men er voor zorgen, dat zij bij het in elkaar schuiven een gelijke omtreksnelheid hebben. Om dit te vergemakkelijken, worden tegenwoordig algemeen synchroniseer-inrichtingen toegepast. Het woord betekent: „op gelijke snelheid brengen” en het principe van de werking berust op het feit, dat door middel van kleine wrijvingskoppelingen en gedurende de schakelbeweging een gelijke omtreksnelheid van de tandwielen verkregen wordt, waardoor een geruisloos inschakelen mogelijk is.
Het schakelen van de verschillende tandwielgroepen in de bak geschiedt thans algemeen door middel van een verticaal op de bak geplaatste schakelhefboom, waardoor echter de bestuurder steeds een van zijn handen van het stuurwiel moet verwijderen voor de bediening van de versnellingsbak. Bij de nieuwere constructies wordt door middel van een overbrengingsmechanisme deze hefboom tegenwoordig vrij algemeen in een horizontale stand onder het stuurwiel aangebracht, zodat het schakelmechanisme met de vingers kan worden bediend, zonder dat de hand van het stuurwiel behoeft te worden verwijderd.
Bij de moderne, na-oorlogse automobielen worden meer en meer half- of vol-automatisch werkende versnellingsinrichtingen toegepast, waarbij de juiste overbrengingsverhouding tot stand komt in verband met de weerstand, welke de aangedreven wielen op het wegdek ondervinden. Bij deze constructies vervalt gewoonlijk het koppelingspedaal en de versnellingshefboom. In haar eenvoudigste uitvoering bestaat een dergelijke constructie uit het reeds vóór 1940 dikwijls toegepaste principe van de koppelomvormer (Eng.: torgue converter) waarvan dr Föttinger de geestelijke vader is, maar die in de practische uitvoering meer bekend is als Lysholm-Smith-, Vulcan-Sinclair-, Salerni-, Yellow- e.a. constructies.
De koppelomvormer heeft, evenals de vloeistofkoppeling, een door de motor aangedreven halve bol met schoepen, terwijl ook hier weer de andere halve bol met schoepen aan het drijfwerk is verbonden. Maar bovendien bevindt zich tussen de beide halve bollen nog een vaststaand reactieIichaam, eveneens van gebogen schoepen voorzien. Wanneer de motor draait, wordt de vloeistof, welke zich in het lichaam bevindt, door de schoepen in de aan de motor verbonden halve bol versneld, waardoor dus kinetische energie ontstaat. De vloeistof komt dan in de schoepen van de aan het drijfwerk verbonden halve bol, waar zij van richting verandert en hierdoor wordt een gedeelte van de kinetische energie aan deze bol afgegeven, waardoor deze in draaiing komt. Na het doorlopen van de schoepen van deze laatste bol wordt de vloeistof tegen de schoepen van het vaststaande reactielichaam geslingerd en deze schoepen zijn zodanig opgesteld, dat de vloeistof onder de meest gunstige hoek weer in de schoepen van de met de motor verbonden halve bol wordt gevoerd, waarna de kringloop zich herhaalt.
Het kenmerkende verschil tussen de vloeistofkoppeling en de koppelomvormer is dus, dat bij de vloeistofkoppeling het draaimoment niet wordt vergroot en daarom moet hier achter de koppeling nog een normale versnellingsbak worden toegepast, welke deze taak vervult, terwijl bij de koppelomvormer inderdaad met behulp van het vaststaande reactielichaam tegelijkertijd een vergroting van het draaimoment plaats vindt.
Motorplaatsing.
Bij de moderne automobielen kan men drie hoofdklassen onderscheiden, nl.:
1. motor vooraan, achteras aangedreven,
2. motor vooraan, vooras aangedreven, en
3. motor achteraan, achteras aangedreven.
De eerste uitvoering komt nog het meeste voor. Een bezwaar hierbij is, dat bij de kleinere wagens niet te ontkomen is aan een in de langsrichting van de carrosserie lopende tunnel, waarin zich de transmissie-as bevindt. Dit nadeel tracht men te ondervangen door het toepassen van de zgn. hypoïde aandrijving van de achteras, waarbij de pignon aan het uiteinde van de transmissie-as onder de horizontale middellijn van het kroonwiel is geplaatst. Dit maakt een lagere stand van de transmissie-as mogelijk en tevens wordt hierdoor het zwaartepunt van de wagen verlaagd. Voor hetzelfde doel ziet men ook wel de worm met wormwiel-aandrijving toegepast, waarbij dan soms de worm onder het wormwiel is geplaatst.
De tweede uitvoering beoogt vnl. de carrosserie geheel vrij te maken van enige onderbrenging van de aandrijvende delen. Het is bij deze constructie, waarvan Citroën een der pioniers is, mogelijk, een zeer laag gebouwde en geheel vlakke vloer toe te passen. De aandrijving van de voorwielen geschiedt dan door middel van korte, overdwars geplaatste aandrijfassen, van het differentieel af, dat hier één geheel met de motor en de versnellingsbak uitmaakt. In deze assen bevinden zich kruiskoppelingen voor het opnemen van de verticale bewegingen van de aangedreven wielen en wel één bij het differentieel en één bij het wielvlak. Soms wordt hier een speciaal type kruiskoppeling toegepast, bekend als het type met constante snelheid, de zgn. homokinetische koppeling.
Bij de moderne, na-oorlogse kleine wagens wordt deze constructie veel toegepast (Dyna-Panhard, Mathis-Andreau, e.a.); maar ook bij de grotere wagens treft men deze constructie meer en meer aan (Kaiser, Descartes-Claveau, e.a.).
Ook de derde uitvoering begint meer en meer veld te winnen en ook hier heeft deze constructie vnl. bij de kleine wagens veel toepassing gevonden (systeem Grégoire, Renault 4 hp, Philipson-D.K.W., Bobbi-Kar, e.a.).
Motor.
Voor de voortbeweging van de moderne automobielen worden vnl. motoren voor vloeibare brandstoffen toegepast, waaronder hoofdzakelijk benzine (z benzinemotor), ofschoon bij renwagens de brandstof dikwijls voor een zeer groot gedeelte uit alcohol bestaat. (Volgens reglement Grand Prix-rennen 1946, 1947 en 1948: wagens met compressor 70 pct methanol, 15 pct benzol, 10 pct aceton, 5 pct benzine, òf 85 pct methanol, 6 pct aceton, 7,5 pct petroleum-aether en 1,5 pct castorolie; wagens zonder compressor: 60 pct benzine, 15 pct benzol en 25 pct aethylalcohol; na 1948: brandstofvrij). Behalve benzinemotoren worden ook Dieselmotoren toegepast, vnl. bij vrachtwagens, een enkele maal ook bij personenwagens.
Verbrandingsmotoren kunnen werken volgens het vierslag- en het tweeslagsysteem. Bij het vierslagsysteem zuigt de motor bij de eerste neergaande zuigerslag een mengsel van brandstof en lucht aan bij geopende inlaatklep. Bij de daarop volgende opwaartse zuigerslag wordt bij gesloten kleppen dit mengsel samengeperst. Ongeveer in het boveipte dode punt wordt het samengeperste mengsel tot ontbranding gebracht door middel van een electrische vonk (z bougie). Gedurende de daarop volgende neergaande zuigerslag wordt arbeid verricht. Tijdens de laatste opgaande slag opent zich de uitlaatklep en worden de verbrandingsproducten uitgedreven. Dit kringproces werd voor het eerst aangegeven door den Fransen spoorwegingenieur Alphonse Beau de Rochas (1861).
Bij het tweeslagsysteem worden gewoonlijk geen kleppen toegepast (uitzondering bijv. G. M. Diesel, e.a.), maar er bevinden zich in de cylinderwanden poorten, welke door de op- en neergaande zuiger geopend of afgedekt worden. De krukkastkamer is luchtdicht uitgevoerd en hierin wordt bij neergaande zuiger het mengsel samengeperst dat door middel van een overstroomleiding op een bepaald ogenblik naar de ruimte boven de zuiger wordt gevoerd.
De werking van het systeem komt op het volgende neer:
In de cylinderruimte:
1. Samenpersing van het mengsel bij opgaande zuigerslag;
2. a. Ontsteken en inleidende verbranding van het mengsel bij zuiger in hoogste stand;
b. Ontwijken van de verbrande gassen, wanneer de zuiger in neerwaartse slag de uitlaatpoort geopend heeft.
In de krukasruimte:
1. a. luchtverdunning bij opgaande zuigerslag;
b. aanzuigen van het mengsel nà openen door de zuiger van de inlaatpoort;
2. a. samenpersen van het aangezogen mengsel bij neergaande zuigerslag;
b. overstromen van dit samengeperste mengsel na openen door de zuiger van de overstroomleiding.
De meeste automobielmotoren werken volgens het vierslagsysteem. Volgens het tweeslagsysteem werken bijv. de motoren van Philipson-D.K.W., Jawa, e.a.
Vierslag-benzinemotoren worden als 1-cylinder (Aérocarène, Julien, Rovin, e.a.), als 2-cylinder (Mathis-Andreau, Dyna-Panhard, e.a.), maar merendeels als 4-, 6- of 8-cylinder motoren uitgevoerd. Een enkele maal komt een uitvoering met nog meer cylinders voor (bijv. Cadillac 16 cyl.).
De afkoeling van de motoren kan door water of lucht plaats vinden. Bij waterkoeling zijn de cylinders omringd door een koelmantel en in de ruimte tussen cylinder en mantel circuleert het koelwater. De kringloop van het koelwater gaat van de bovenzijde van het motorblok via een gewoonlijk in de rijwind van het voertuig geplaatste radiator naar de onderzijde van het motorblok. Dit noemt men de thermo-syphon koeling en de watercirculatie ontstaat door het verschil in s.g. tussen het van de motor komende hete water en het door de radiator afgekoelde koudere water. Thermo-syphon koeling wordt gewoonlijk toegepast bij motoren met een totale cylinderinhoud van minder dan 1500 cc en men treft ze dus bijv. aan bij American-Bantam, Ford Junior, Citroën Econome e.a. Bij grotere cylinderinhoud wordt omloopkoeling met behulp van een waterpomp toegepast. De temperatuur van het koelwater wordt veelal geregeld met behulp van een thermostaat, welke kan worden beschouwd als een automatische klep in de koelwaterleiding, die zich opent of sluit al naar mate de temperatuur van het koelwater warmer of kouder is.
Bij luchtkoeling wordt een luchtstroom over de motor geleid. Men onderscheidt hierbij
a. de open luchtkoeling, waarbij een ventilator de koellucht over de van koelribben voorziene cylinder(s) voert en
b. de geforceerde en geleide luchtkoeling, waarbij de cylinders met koelribben omgeven worden door een plaatijzeren omhulsel, terwijl door de ruimte tussen cylinders en omhulsel lucht wordt geblazen door middel van een turbinerad met schoepen, dat soms deel uitmaakt van het motorvliegwiel.
Motorconstructie.
Het motorblok wordt nog merendeels van gietijzer vervaardigd. De cylinder boringen, waarin de zuigers op en neer bewegen, worden óf direct in het blok geboord, òf zij worden voorzien van voeringen, welke kunnen worden uitgenomen en bij slijtage door nieuwe vervangen.
Men onderscheidt hierbij droge voeringen, welke direct in het blok worden geperst, of natte voeringen, welke door het koelwater worden omspoeld. Bij het toepassen van dergelijke voeringen worden in de moderne motoren voor het blok ook wel aluminiumalliages toegepast en dan tevens ingeperst stalen klepzittingen gebruikt, welke overigens ook soms in de normale gietijzeren blokken worden aangetroffen. Het blok wordt afgedekt door een cylinderkop en tussen blok en kop wordt een pakking geplaatst, gewoonlijk bestaande uit twee lagen latoenkoper, waartussen asbest. De cylinderkop is gewoonlijk ook van gietijzer vervaardigd, maar ook worden koppen toegepast van een aluminiumlegering, waardoor een betere warmteafvoer wordt verkregen en in het algemeen tot hogere compressieverhoudingen kan worden overgegaan.
De kleppen worden bediend van de nokkenas af, welke bij vierslagmotoren met de helft van het aantal krukasomwentelingen draait. Deze as is van nokken voorzien en de klepstoters worden door deze nokken op het juiste ogenblik opgelicht en daardoor tevens de kleppen. Het sluiten van de kleppen geschiedt door de kracht van de klepveren. Op de klepstoter rust de klepsteel bij motoren met staande kleppen, terwijl bij motoren met kleppen in de cylinderkop de beweging van de klepstoter door een stangenstelsel en een kleptuimelaar op de klepsteel wordt overgebracht. De nokkenas wordt door tandwielen of door middel van een ketting van de krukas af aangedreven. In de plaats van de klepveren worden bij een moderne constructie (Dyna-Panhard) wringingsstaafjes toegepast.
Op een enkele uitzondering na (Ford-producten), kan de noodzakelijke speling tussen klepsteel en klepstoter worden bijgesteld. Ook worden bij wagens uit de hogere prijsklassen wel inrichtingen toegepast, waardoor de juiste klepspeling steeds automatisch wordt ingesteld (zerolash).
De krukas wordt uit één stuk uit staal gesmeed of soms wel gegoten en is voorzien van hoofdlagers, zuigerstanglagers en veelal van contragewichten voor de statische en dynamische balancering. De as is gelagerd in glijlagers, welke in het blok worden gegoten of uit losse lagerschalen bestaan, of een enkele maal in kogellagers. In dit laatste geval is de krukas gewoonlijk niet uit één stuk vervaardigd, maar uit delen, welke na montage van de kogellagers worden samengevoegd. De krukas is aan de ene zijde gewoonlijk voorzien van een klauw voor het aanzetten van de motor door middel van een aanzetslinger en draagt aan de andere zijde het vliegwiel, waarin bij de hoger geprijsde wagens dikwijls een torsie-trillingsdemper is ingebouwd.
De zuigerstang vormt de verbinding tussen zuiger en krukas en heeft tot taak de op- en neergaande beweging van de zuigers in de ronddraaiende beweging van de krukas om te zetten. Zij worden bijna steeds in de vorm gesmeed en uit koolstofstaal vervaardigd. Een enkele maal treft men stangen aan, vervaardigd uit een aluminiumalliage. De zuigers zijn aan de zuigerstangen bevestigd en vormen de onderste zijde van de compressieruimte, welke door de op- en neergaande zuiger in volume af- of toeneemt, met als gevolg, dat het brandbare mengsel van de carburator achtereenvolgens wordt aangezogen en samengeperst. Zij kunnen uit gietijzer of uit een aluminiumalliage zijn vervaardigd en zijn aan de omtrek voorzien van groeven, waarin zuigerveren voor een gasdichte afsluiting met de cylinderwanden. Door middel van een zuigerpen is de zuiger met de zuigerstang verbonden.
De smering van de motor is algemeen van het circulatiesysteem. De olie in de krukas wordt door middel van een pomp naar de verschillende bewegende delen gevoerd en komt door de zwaartekracht weer in de oliepan terecht, waar zij, na een zeef te hebben gepasseerd, weer opnieuw door de pomp in circulatie wordt gebracht. Een enkele maal wordt nog de spatsmering toegepast, soms in combinatie met de circulatie door middel van een pomp. Hierbij zijn dan de zuigerstangen aan de onderzijde van de lagerkappen van „likkers” voorzien, welke door olietrogjes slaan, die door de oliepomp gevuld worden gehouden en zodoende wordt de olie opgespat naar de bewegende delen. De oliepomp is gewoonlijk een tandradpomp en soms wordt nog wel een plunjerpomp toegepast. De olie wordt veelal gereinigd door een oliefilter en soms gekoeld met behulp van een koelradiatortje, ook wordt de overtollige warmte afgevoerd door de oliepan van koelribben te voorzien.
Aan het blok zijn verder de in- en uitlaatleidingen bevestigd, welke veelal als aparte gietstukken zijn uitgevoerd. Op het uitlaatspruitstuk sluit de uitlaatpijp met de knalpot aan. De warmte van de uitlaatgassen wordt soms benut voor de voorverwarming van het door de carburator gevormde mengsel van brandstof en lucht. Op de inlaatleiding is de carburator geplaatst, welke de bereiding van het brandbare mengsel van benzinedamp en lucht tot taak heeft. De brandstof wordt uit de brandstoftank naar de carburator gevoerd, hetzij door zwaartekracht, hetzij door middel van een mechanische pomp, welke van de nokkenas af wordt aangedreven, of door middel van een electrische pomp.
Electrische installatie.
De electrische installatie van de moderne motorvoertuigen kan in drie groepen worden verdeeld:
a. voor de ontsteking van het samengeperste mengsel,
b. voor het starten van de motor,
c. voor de verlichting en de accessoires.
De ontsteking geschiedt bijna uitsluitend met behulp van de in de batterij aanwezige electrische energie. Magneetontsteking komt zelden meer voor. De stroom van de batterij wordt hierbij door een bobine (stroomtransformator) op hoge spanning gebracht en door middel van een verdeler naar die cylinder geleid, waarin de zuiger het aangezogen mengsel heeft samengeperst. Een met de verdeler samengebouwde onderbreker zorgt, dat de stroom op het juiste ogenblik naar de juiste bougie wordt gevoerd, welke in de cylinderkop is geschroefd en waarin de vonk op het juiste ogenblik tussen de bougiepunten overspringt. Een van de bougiepunten vormt de centrale electrode, welke met de onderbreker door middel van een electrische kabel in verbinding staat, terwijl het andere punt aan het bougielichaam en dus aan de massa van het voertuig verbonden is. Door middel van een pakkingring is de bougie gasdicht afgesloten.
De startmotor heeft tot taak de motor aan te werpen. Hij bestaat in principe uit een gelijkstroom-electromotor, welke van de batterij uit wordt gevoed en door het bedienen van de startknop in werking komt. Hierbij schuift een op de motoras bevestigd tandwieltje in een tandkrans, welke op het vliegwiel is aangebracht. Nadat de motor loopt en de startknop wordt losgelaten, wordt de verbinding tussen startmotor en vliegwielkrans wederom automatisch verbroken.
De voeding van de stroomverbruikende delen van het motorvoertuig, zoals startmotor, koplampen, achter- en stoplamp, enz. geschiedt door de batterij. De batterij wordt op spanning gehouden met behulp van een gelijkstroomdynamo, welke door middel van een V-vormige riem door de motor wordt aangedreven. De dynamo is voorzien van een automatische schakelaar, welke de verbinding tussen batterij en dynamo verbreekt, wanneer de dynamospanning bij de lage motor toerentallen lager is dan die van de batterij, waardoor deze zich over de dynamo zou kunnen ontladen. Eerst wanneer de dynamospanning hoger is dan die van de batterij wordt door deze schakelaar de stroomtoevoer van batterij naar dynamo automatisch tot stand gebracht.
Voortbeweging.
Door de motor van het voertuig worden bij het rijden van het voertuig verschillende weerstanden overwonnen, welke kunnen worden verdeeld in:
a. de rolweerstand (Wr),
b. de luchtweerstand (Wl),
c. de hellingweerstand (Wh).
De rolweerstand is afhankelijk van de toestand van het wegdek en wordt volgens deze toestand beoordeeld.
Volgens onderzoekingen, vnl. van Andreau, zijn deze waarden echter niet constant, maar zijn zij bovendien afhankelijk van bandenspanning en voertuigsnelheid. In eenvoudige gevallen kan dit echter worden verwaarloosd.
De luchtweerstand is, behalve van tegenwind, afhankelijk van de vormgeving van het voertuig — de luchtweerstandsbijwaarde — en van het aan de wind weerstand biedend wagenvlak.
Deze weerstand wordt berekend uit:
W1 = 0.5.(V2/100).F.cw
waarin:
V = snelheid van het voertuig in km/h;
F = hoogte x breedte
x 0,85 (personenwagens)
x 0,95 (vrachtwagens en autobussen).
cw = luchtweerstandsbijwaarde,
nl.:
1 voor vrachtwagens,
1.5 voor trekkers met opleggers,
0.5 voor oudere gesloten personenwagens,
0.4-0.45 voor moderne gesloten personenwagens,
0.6-0.65 voor moderne open personenwagens,
0.3-0.4 voor moderne stroomlijnwagens.
De hellingweerstand bedraagt 10 kg/ton/pct.
Het benodigde motorvermogen voor het overwinnen van deze weerstanden wordt dan gevonden uit:
N = (Wr + Wi + Wh/270).(V/n) = (Wr + Wl + Wh).V/243
hierin is:
V = snelheid van het voertuig in km/h;
n = rendement in de transmissie (0.9 in prise directe).
Een moderne personenwagen met een lengte x breedte x 0.85 = 2.45 m2, wegende met de inzittenden bijv. 1800 kg, rijdende op een goede macadamweg zonder tegenwind in prise directe, met een snelheid van 100 km/h en op een helling van 1 pct heeft dus hiervoor het volgend vermogen nodig:
1. voor de rolweerstand (Wr): 1.8 x 20 = 36 kg
2. voor de luchtweerstand (Wl): 0.5 x 100 x 2.45 x 0.45 = 55 kg
3. voor de hellingweerstand (Wh) : 10 x 1.8 x 1 = 18 kg
Totaal te overwinnen weerstand 109 kg
Het hiervoor benodigde motorvermogen is dan:
N = (109 x 100)/243 = 44,85 pk
IGR A. E. M. SADÉE.
